第三章脂环烃_有机化学及实验

c --- 为样品的浓度，单位为g•ml-1。
比旋光度
旋光度的测定的意义： 1 物质的比旋光度 2 物质的浓度 3 与标准数据比较，确定被测物质。
确定一个物质的旋光度是30°还是-330°，办法是将溶液稀释。 如果旋光度是30°，则稀释一倍，旋光度应为15° 。如果旋光度是-330°， 则稀释一倍，旋光度应为-165°
平面偏振光与旋光性
前进方向 普通光线 Nicol棱镜 偏振光
能使偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性。
旋光仪
起偏镜 检偏镜 视野 偏振光 普通光线 Nicol棱镜 样品管 Nicol棱镜
旋光仪工作原理图
比旋光度
1) 旋光度 —— 旋光活性物质使偏振光振动平面旋转的角度，用“α ”表示。
1. 构型表示法
COOH COOH
H
C
OH COOH
OH COOH
C
H
CH3
H
OH
HO
H
CH3
CH3
CH3
Fischer投影式
Emil Fischer (1852–1919) 德国 1902年获奖
“横前 竖后”
代表手性碳原子
横线——纸面上
竖线——纸面下
【注意】碳链写在竖 线上，而氧化态高的 基团写在上面
3.2.2 含一个手性碳原子化合物的对映异构
含有一个手性碳原子的化合物必定是手性分子， 有一对对映异构体
CH3C*HOHCOOH 乳酸
C2H5C*HClCH3 2-氯丁烷
C2H5C*HCH3CH2OH 2-甲基-1-丁醇
3.2.2 含一个手性碳原子化合物的对映异构
COOH C H HO CH3
右旋，“( +) ” 左旋，“( - )”
影响旋光度的因素：溶液浓度，盛液管的长度，温wenku.baidu.com及光的波长等。
2) 比旋光度—— 1 ml含1g 旋光物质的溶液在10 cm长的盛液管中的旋光度
α
T
D
α lc
D --- 钠光源，波长为589nm； T --- 测定温度，单位为℃ a --- 实测的旋光度； l --- 样品池的长度，单位为dm；
2-甲基双环[4.3.0]壬烷
5,7,7-三甲基双环[2.2.1]-2-庚烯
1）确定环数——变为开链化合物需要断开的键的数目
2）从桥头碳原子由大环到小环的顺序编号
3）书写顺序：取代基 ＋ 环数[大.中.小] ＋ 母体
桥头碳原子 —— 共用的碳原子(两个以上)
3. 螺环烃
8 7 6 5 4 3
1 2
COOH C H 3C OH H
(R)-(-)-乳酸
(S)-(+)-乳酸
3.手性碳原子和对映异构体
1) 对映异构体的定义：互为实体和镜像又不能 完全重合的分子 2) 对映异构体产生的必要条件——手性碳原子C﹡
手性碳原子——连有四个不同原子或基团的碳原子C﹡
*
具有手性碳原子的分子不一定是手性分子
H
r-1-反-3 -甲基-顺5-溴环己基甲酸
1.母体为环某烷
2.将取代基次序最小者所连碳原子编号为1
3.对所有取代基编号并命名 4.在名称前表明顺反异构。当环上有多个取代基时，选择定位次最 低者为对照基团，其位次前加“r”(reference)表示，其余取代基位次 前用“顺-”或“反-”表示其与对照基团的立体关系。
1,5-二甲基螺[3.4]-6-辛烯
1）从螺碳原子由小环到大环的顺序编号
2）书写顺序: 取代基 ＋ 螺[小. 大] ＋ 母体
螺碳原子 —— 共用的碳原子(一个)
3.1.3 脂环烃的顺反异构和命名
CH3 CH3
反-1,4-二甲基环己烷 顺-1,4-二甲基环己烷
CH3
CH3
Br
H
COOH CH3 H
1. 构型表示法
COOH COOH
H
C
OH COOH
OH COOH
C
H
CH3
H
OH
HO
H
CH3
CH3
CH3
Fisher投影式的使用和书写： (1) 在投影式中，如果保持一个基团固定，而把另外三个基团顺时针或 逆时针调换位置，不改变原化合物的构型。 (2) 在投影式中，交换任何两个基团，将会使构型变成它的对映体。 (3) 投影式可以在纸平面上转动180°，不改变原来的构型。 (4) 投影式在纸平面上转动90°，构型变为原来的对映体。
3.2 对映异构
3.2.1 有关概念
1. 手性(Chirality)－生命的左和右
手性(Chirality)——实物与其镜像不能完全重合的特性
3.2 对映异构
3.2.1 有关概念
非手性——实物与其镜像能完全重合的特性
生活中的手性现象
2. 手性分子 ——具有手性特征的分子
COOH C H HO CH3
3) 对称因素 a. 对称面s
b.对称轴 Cn
c.对称中心 i
手性分子的判断
CH3
Cl C C H Cl
CH3
H C Cl C H Cl
CH3
H
H H
CH3
有C2对称，没有S和i， 与其镜象不能重合
有对称面S，与 其镜象能重合
有对称面S，与 其镜象能重合
有对称面S，与 其镜象能重合
只要一个分子既没有对称面,又没有对称中心,就可以初步判断 它是手性分子
4)对映异构体的物理性质——旋光性
酒石酸盐
对映异 构体
熔点(oC)
[α]D
密度 (g/cm3)
溶解度 20oC(g/100m LH2O)
右旋(+) 左旋(-)
168-170 168-170
+12o -12o
1.7598 1.7598
139.0 139.0
L. Pasteur(1848)
5)
对映异构和物质的旋光性
桥环烃
两个碳环共用两个以上碳原子
双环[2.2.0]己烷
3.1.2 命名
1. 单环烃——环某烷(烯)
CH3 3 2 1
4
CH 3CH 2 5 6
3-甲基-5-乙基环已烯
【注意】含有取代基和官能团时要使取代基和官能团编号最小
2. 桥环烃
5 6 7 8 9 CH3 CH3 CH3
4 3
2 1 CH 3
Chapter 2
脂环烃
本 章内容
1 2
脂环烃的分类、命名和异构 对映异构
脂环烃的立体化学 脂环烃的物理性质 脂环烃的化学反应 脂环烃的制备
3
4
5
6
3.1 脂环烃的分类、命名和异构
3.1.1 脂环烃的分类 脂环烃是指碳干为环状而性质和开链烃相似的烃类化合物
类 型 单环烃 螺环烃 结构特征 只含有一个碳环 两个碳环共用一个碳原子 实 例 环己烷 螺[3.3]庚烷
COOH C H 3C OH H
mp(℃)=53
mp(℃)=53
[ α]D
20
[ α]D
20
（左旋）
（右旋）
外消旋体(，dl) ：对应异构体的等量混合物 (无旋光性)
外消旋体拆分方法： 机械拆分法；微生物拆分法；选择吸附拆分法；诱导结晶拆分法；化学拆分法
外消旋体有固定物理常数，外消旋体的物理性质与对映体不同，但化学性质基本相同。